Energia eolica /1 La potenza del vento
Pubblicato da Marco Pagani alle 09:13 in Energie rinnovabili, Tecnologia e ambiente
Come spiegavo in fondo a questo post, l'energia eolica è una delle fonti rinnovabili più promettenti e a rapida crescita nel mondo; pertanto dedico alcuni post all'argomento. Questo di oggi e quello di domani hanno un carattere un pochino più tecnico, ma per favore, non disdegnateli: sono necessari per capire i problemi e le opportunità dell'energia dal vento.].
La velocità del vento v è la variabile determinante per la produzione di energia eolica. La potenza incidente sulle pale di un rotore di lunghezza r (e area A=πr²) è data infatti da
Non tutta questa potenza può però essere utilizzata. Secondo la legge di Betz, il generatore può sfruttare al massimo il 59% della potenza incidente.(2) Perdite di potenza avvengono naturalmente anche nelle parti meccaniche e nella conversione elttromagnetica, portando il rendimento complessivo ad un valore compreso tra il 25% e il 50%, a seconda dei modelli.
Il grafico qui sopra mostra la potenza utile in funzione della velocità del vento per un generatore da 3MW con pale di 50 m di raggio e un rendimento complessivo del 30%. La corrispondente funzione è data da
Il generatore inizia a produrre energia quando la velocità supera un valore minimo (cut-in speed), in questo caso pari a circa 4 m/sec (l'effetto non è mostrato nel grafico). La potenza nominale è raggiunta in corrispondenza della velocità ottimale (rated speed), qui uguale a 12.5 m/sec. Come si vede nella figura, oltre questa velocità, la potenza è mantenuta costante con mezzi meccanici o elettrici per una maggiore stabilità. Oltre una data velocità massima (cut-out speed, qui pari a 22 m/sec) le pale vengono fermate per ragioni di sicurezza.
E questo è tutto ciò che ho da dire sulla potenza del vento, come avrebbe detto Forrest Gump.
Continua alla prossima puntata...
Vedi anche gli altri post della serie Energia Eolica
- La potenza del vento
- Come varia la velocità del vento
- La grande crescita italiana
- Una potenzialità da 60 TWh
- Quale ingombro del suolo?
- Gestire una potenza fluttuante
(1) L'energia cinetica di una massa m in movimento con velocità v è data dalla ben nota formula
La potenza meccanica è data invece dalla derivata dell'energia rispetto al tempo:
Essendo "m puntato" la portata di massa, pari alla massa che nel tempo dt flusice attraverso un cilindro di area A e altezza dx:
Sostituendo questa equazione nella precedente si ottiene il risultato cercato.
(2) La legge di Betz afferma che la potenza utile sulle pale del generatore non può superare i 16/27 della potenza incidente, pari a circa il 59%. Una dimostrazione di questa legge si trova su Wikipedia (in inglese) . L'idea di base è che non è possibile "prendere" tutta l'energia cinetica del vento, altrimenti l'aria si fermerebbe a valle del generatore impedendo il fluire di altra aria.
1. frsd, Mercoledì 9 Aprile 2008 ore 05:53
in spagna sono a 8000 in italia solo 500 eppure abbiamo una superfice
marina superiore ed adatta a produrre energia eolica .
Berlusconi vuole energia dal carbone , vuole farci morire
tutti di cancro .
i nostri politici sono impazziti non sfruttano la opportunita di avere
l'energia pulita da un paese che puo dare almeno il 49 per cento del
fabbisogno con l'eolico .
infine non bisogna dimenticare che i paesi emergenti come cina ed india
fanno le guerre come in nepal per avere la egemonia del carbone .
noi siamo reduci da una guerra infinita in iraq non possiamo fare guerre
per tutto il pianeta quando senza guerre possiamo ottenere la nostra energia -.
2. Pio Guglielmo, Martedì 2 Dicembre 2008 ore 14:09
Cari amici, non sono riuscito ancora a trovare un'informazione chiara su quali e quante batterie integrare con un minieolico al fine di garantire la completa e continua autosufficienza domestica di energia elettrica. Sarei grato se potessi sapere dove trovare una descrizione completa di tutti gli elementi necessari a raggiungere tale risultato (oltre alle batterie, inverter o altro ancora) per un package esaustivo e definitivo. E, mentre che ci siamo, se esite un'offerta di questo tipo valutata ottimale (fra le tante pubblicizzate) da commenti e analisi esperte. Grazie e saluti cordiali. Pio
pio
3. Marco Pagani, Martedì 2 Dicembre 2008 ore 17:03
@ Pio
Non ho competenze tecniche specifiche sulla questione delle batterie, ma ti posso segnalare che uno dei responsabili della Deltatronic mi ha così scritto: "Nell'applicazione in isola corrediamo dentro la centralina di 1 caricabatteria da 500 Watt, ne consegue che caricheremo 5000 Watt di batterie, perché si può dare al max un decimo della potenza nominale in fase di carica altrimenti le batterie si danneggiano, quindi in questa configurazione potremo avere al massimo 4 batterie da 12 Volt e 100 Ampere, che ti assicuro non è poco...."
Se ti interessano altre informazioni puoi contattare la deltatronic all'indirizzo che trovi in fondo a questo commento.
4. federyco, Sabato 11 Aprile 2009 ore 21:56
ho costruito un piccolo generatore eolico con modesti risultati dovuti secondo me alla cattiva resa dell elica accetto consigli utili per risolvere il problema
federycominieri@yahoo.it
5. federyco, Sabato 11 Aprile 2009 ore 21:58
ho costruito un piccolo generatore eolico con modesti risultati dovuti secondo me alla cattiva resa dell elica accetto consigli utili per risolvere il problema
federycominieri@yahoo.it